机械制造技术基础
课程设计说明书
设计题目：操纵手柄及相关工序夹
具的设计
设计者：施志峰
班级：机械0802
指导老师：章军
江南大学
201171
目录
设计任务书
一、序言
二、零件分析
2.1零件的生产纲领与生产类型
2.2零件的作用
2.3零件的加工工艺分析
三、毛坯成形工艺方案设计
3.1 确定毛坯的成形方法
3.2确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差
3.3确定毛坯的热处理方式
四、机械加工工艺规程工艺
4.1基准的选择
4.1.1 粗基准的选择
4.1.2 精基准的选择
4.2确定加工余量及工序尺寸
4.3制订工艺路线
4.4确定切屑用量及基本工时
五、夹具方案设计
5.1确定定位方案
5.2夹紧力计算
5.3定位误差计算
六、总结心得
七、参考文献
设计任务书
设计设计题目：
设计“操纵手柄”零件机械加工工艺规程（大批量）设计要求：
1、未注圆角R2~3
2、去毛刺
3、材料45钢
设计内容：
1、熟悉零件图，
2、绘制零件图1张，
3、绘制毛坯图1张，
4、编写工艺过程卡1张和工序卡片2张，
5.、夹具设计装配图1张，
6、主要零件图1张，
7、课程设计说明书1份。
一、序言
设计是在我们学完了大学全部基础课程、技术基础课程以及全部专业课之后进行的。这是对我们各课程的一次深入的综合性的总复习，也是我们在走进社会工作岗位前的一次理论联系实际的训练。因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力。
本设计的内容是制订操纵手柄加工工艺规程。详细讨论操纵手柄从毛坯到成品的机械加工工艺过程，分析总结操纵手柄的结构特点、主要加工表面，并制定相应的机械加工工艺规程；针对操纵手柄零件的主要技术要求，设计先端面用的铣床夹具。
本着力求与生产实际相结合的指导思想，本次毕业设计达到了综合运用基本理论知识，解决实际生产问题的目的。由于个人能力所限、实践经验少、资料缺乏，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。
二零件分析
2.1 零件的生产纲型领及生产类
生产纲领是企业在计划期内应当生产的产量。在毕业设计题目中，操纵手柄的生产纲领为5000件年。生。产类型是企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类。操纵手柄轮廓尺寸小，属于轻型零件。因此，按
生产纲领与生产类型的关系确定，该零件的生产类型属于中批生产。
2.2 零件的作用
课程设计题目给定的零件是车床操纵手柄，属于板块类零件，是机床操纵杆上的一个零件，该零件的功用是传递扭矩。工人操纵手柄即可使操纵杆获得不同的转动位置，从而使机床主轴正转、反转或停止转动。
2.3 零件的加工工艺分析
该零件主要有平面、孔和键槽，是一个形状比较简单的零件。
⑴以工件的上下表面为中心加工孔和槽。钻Φ10的孔，钻Φ12H8的孔，铣16mm ×8mm的槽。
⑵以Φ18 mm外圆为中心加工Φ24表面和孔，钻Φ9H7，钻Φ16H7的孔。有以上的分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于夹具加工另一组表面，并保证它们的精度。
三、毛坯成形工艺方案设计
3.1 确定毛坯的成形方法
操纵手柄是一种常用的传动件，要求具有一定的强度。零件材料采用45钢。由于零件成批生产，轮廓尺寸不大，形状也不复杂，考虑到其运用场合，选择毛坯为锻造成型。并且该零件年产量为5000件年，采用模锻比较合适，故可采用模锻成形。此外应尽可能选择各种已标准化、系列化的通用刀具、通用量检具及辅助工具加工及检验工件。
3.2确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差
参考《金属加工工艺及工装设计》，钢质模锻件的公差及机械加工余量按GBT 此处参考书《金属加工工艺及工装设计》
（1）φ24外圆的毛坯余量由表2-10得双边余量4±1mm，取单边3.5mm，毛坯尺寸mm，
（2）φ24外圆端面的毛坯余量由表2-10得单边4±1mm，取3.5mm，毛坯尺寸mm，
（3）D两端面及螺纹孔端面的毛坯余量由表2-20得双边余量mm，取单边
3.5mm，毛坯尺寸分别为mm和mm。
（4）所有孔的毛坯尺寸均为实心。
3.3确定毛坯的热处理方式
钢质齿轮毛坯经锻造后应安排正火，以消除残余的锻造应力，并使不均匀的金相组织通过重结晶得到细化、均匀的组织，从而改善加工性。
四机械加工工艺规程设计
4.1 基面的选择
基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择得正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工过程中会问题百出，甚至造成零件大批量报废，使生产无法正常进行。
4.1.1 粗基准的选择
Φ18的外表面不需要加工，选择为粗基准加工Φ24外圆，选择Φ20外圆面作为粗基准，加工尺寸为18的端面。
4.1.2 精基准的选择
主要考虑的是基准的中和问题。当设计与工序的基准不重合时，因该进行尺寸换算。选择Φ24外圆中心线和端面以及D面作为精基准。
4.2 确定机械加工方法和余量及工序尺寸
根据以上原始资料及机械加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸如下：
1. Φ12 mm的孔：
毛坯为实心，而Φ12 mm的孔的精度为H8，Ra=6.3um（参考《机械制造技术基础课程设计指南计》表（5-30，5-15），确定工序尺寸及余量：
钻孔：mm，
铰孔：Φ12H8 mm，2Z=0.5mm。
2.Φ10mm的孔：
毛坯为实心，Ra=6.3um参照《机械制造技术基础课程设计指南计》（5-15），确定工序尺寸及余量：
钻孔：mm；
铰孔：Φ10mm，2Z = 0.5mm。
3.Φ9 mm的孔：
毛坯为实心，而Φ9 mm的孔的精度为H12，Ra=12.5um（参考《机械制造技术基础课程设计指南计》5-15），确定工序尺寸及余量：
钻孔：Φ9 mm
4.Φ16mm的孔
毛坯为Φ9 mm孔，而Φ16 mm的孔的精度为H11，Ra=6.3um（参考《机械制造
扩孔：mm，2Z=6.5mm；
铰孔：mm，2Z=0.5mm。
5.车外圆端面：
根据端面的精度要求Ra=12.5um，参照《机械制造技术基础课程设计指南计》（5-38），确定工序尺寸及余量：
粗车：保证mm尺寸，Z=3.5mm
6.车Φ24mm外圆面
根据外圆面的精度h9，Ra=12.5um要求，参照《机械制造技术基础课程设计指粗车：mm
半精车：mm，2Z=1mm
7. 铣16X8mm键槽：
根据槽的精度Ra=6.3um要求，参照《机械制造技术基础课程设计指南计》（5-40），确定工序尺寸及余量：
粗铣15X7mm槽；半精铣16X8mm槽。
8.铣D两端面厚度18 mm：
根据铣面的精度Ra=6.3um要求，参照《机械制造技术基础课程设计指南计》（5-49），确定工序尺寸及余量：
粗铣：保证厚度mm，
半精铣：保证厚度18mm，2Z=2mm
9.铣螺纹的端面：
根据铣面的精度Ra=6.3um要求，参照《机械制造技术基础课程设计指南计》
（5-49，），确定工序尺寸及余量：
粗铣：螺纹的端面厚度到16mm
半精铣：螺纹的端面厚度到15mm
10.在Φ18mm圆上铣扁槽11.5H10mm：
根据槽的精度Ra=6.3um要求，参照《机械制造技术基础课程设计指南计》粗铣：保证扁槽厚度mm
半精铣：保证扁槽厚度11.5H10mm
4.3制订工艺路线
工序号工名序称工序内容00 车粗车大端面，粗车外圆φ24，半精车外圆φ24，倒角3X45°，
4X45°，钻孔φ9，铰孔至φ16，扩孔φ9至φ15.8，铰孔φ15.8至
φ16，倒角0.5 X45°
05 铣粗铣D两端面至18，半精铣D两端面至18，
06 铣在φ18外圆上粗铣长28平面，半精铣长28平面
10 铣粗铣螺纹圆端面至15，半精铣螺纹圆端面至15，
15 钻钻孔φ11.8，钻孔φ10，铰孔φ12，倒角0.5X45°，铰孔φ10，倒
角1X45°
20 铣粗铣铣键槽16X8，半精铣键槽16X8
25 钻φ5，倒角0.5 X45°
30 攻丝对φ5的孔进行攻丝M6X1-3
35 去毛刺去毛刺
40 清洗清洗
45 终检终检入库
4.4确定切削用量及基本工时
以工序05：铣两端面作为计算的例子
1)加工条件
工件材料：45钢, =670MPa，锻件。
加工要求：粗铣D两端面加工余量2.5mm。
机床、刀具：X51立式铣床、硬质合金立铣刀。表5-101选择铣刀的尺寸铣刀直
径，L=72，Z=4。已知铣削宽度，铣削深度
确定每齿进给量fz 。根据表5-74，X51型卧式铣床的功率为4.5kw ，工艺系统刚性为中等，查得每齿进给量，取。
选择铣刀磨钝标准及耐用度。根据表5-149，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.2mm ，直径d=10mm ，耐用度T=60min 。
确定切削速度和工作台每分钟进给量。根据表2-17中公式计算：式中，，，，，，T=60min ，，，，，，
0.45
0.330.10.50.50.121.51017.74/min 60180.03 2.54
v m ?=?=????
根据X51转速表，选择，实际切削速度，工作台每分钟进给量为0.034607.2/min z M f mm =??=
根据表5-72，，实际 校验机床功率。根据表2-18计算公式，
式中，，，，，，，，，，，
10.750.850.730119 2.50.145184*********
c F N ????=?=?
X62铣床功率为4.5KW ，符合要求，可以采用。
2)计算基本工时
mm
3)辅助工时
根据书《金属加工工艺及工装设计》由表4-106可查得：
辅助工时大约为T=100s
工序1 钻Φmm 孔。以零件的Φ18mm 外圆柱面为主要的定位粗基准，以孔Φ10mm
为辅助基准。
钻Φ15孔，采用高速钢钻头,查《机械制造技术基础课程设计》表5-64，f=0.31～0.37mmr,由于ld<3,故系数为1。取f=0.32mmr。
查《机械制造技术基础课程设计》表5-66，取=0.33ms=19.8mmin
n=1000πd=1000×19.8(π×15)=420.17 rmin
取n=480rmin,所以实际切削速度为：
计算工时＝Lnf=（40+1）(480*0.32)=0.27min
扩Φmm孔并倒角
采用高速钢扩钻。
查《机械制造技术基础课程设计》表5-67，f=0.6～0.7mmr。取f=0.6mmr。
查《机械制造技术基础课程设计》表5-67, =(12～13) mmr
故=0.4=0.4×19.8=7.95 mmin
n=1000πd=1000×7.92(π×16)=157.64 rmin
取n=180rmin
计算工时＝Lnf=41(180*0.6)=0.38min
Φmm孔倒角0.5*450两端.
采用900锪钻,为缩短辅助时间,取倒角时的主轴转速与扩孔相同。即 n=180rmin 工序2 钻Φmm孔并倒角。以Φmm孔为精基准，保证与Φ的同轴度误差不超过0.2mm。
采用高速钢钻头,查《机械制造技术基础课程设计》表5-64，f=0.22～0.28mmr,由于ld>7～10,故系数为0.75。取f=0.24*0.75=0.18mmr。
查《机械制造技术基础课程设计》表5-66，取=0.35ms=21mmin,则
n=1000πd=1000×21(π×9)=742.72 rmin
取n=780rmin。
计算工时＝Lnf=88(780*0.18)=0.63min
采用900锪钻,为缩短辅助时间,取倒角时的主轴转速与钻孔相同。即 n=780rmin 工序3 粗车，半精车Φmm外圆表面及右端面。以Φmm孔为精基准。粗车时，选用高速钢车刀。由于加工余量为2mm，因此此次切削，吃刀深
度为=1m。
查《机械制造技术基础课程设计》表5-57，f=0.3～0.4mmr,取f=0.3mmr。
查《机械制造技术基础课程设计》表5-60，v=2.170～2.667ms, 取v=2.5ms。确定机床主轴转速：
n==1000*2.5(3.14*27.3)=29.15rs (1749rmin)
按机床取n=1740rmin=29rs
实际切削速度为v=29rs =149.23mmin
＝Lnf=80(1740*0.3)=0.153min
粗车右端面时，吃刀深度=1mm，＝Lnf=15(1740*0.3)=0.029min
半精车时，由于加工余量为1.3mm，因此此次切削，吃刀深度为=0.65 m。
查《机械制造技术基础课程设计》表5-58，f=0.5mmr。因其不限切削速度，
故取机床主轴转速为粗车的转速n=1740rmin=29rs
＝Lnf=80(1740*0.5)=0.09min
倒角4*450时, 吃刀深度=2mm，＝Lnf=5.6(1740*0.5)=0.006min
倒角3*450时, 吃刀深度=2mm，＝Lnf=4.3(1740*0.5)=0.005min
（在本工序未注明的进给量f和机床主轴转速n分别为0.5mmr和1740rmin）
工序4 粗铣Φ10孔和R4通槽（即D和A）的上下端面。。以Φmm孔为精基准，以孔Φ10mm为辅助基准。
零件材料为45钢，故可用高速钢圆柱铣刀。
查表得取铣刀直径d=30mm，粗齿，z=20齿。
由于粗铣加工单边余量为1mm，小于5mm，故铣削宽度=1mm。
由于A面上两端突出故将28mm作为铣削深度从而进给18mm，所以取＝28mm
查表可知， =0.1～0.15mmz, 取=0.1 mm齿。
查表可知， =0.35～0.65ms.取=0.4ms.
n=1000πd=1000×0.4(π×30)=4.25 rs =255 rmin
=*n*Z=0.1*255*20=510mmmin
取＝480mmmin
L=18*4=72mm
＝L=72480=0.15min
工序5 半精铣R4通槽（即A）的上下端面。以Φmm孔为精基准，以孔Φ10mm
为辅助基准。
选用高速钢圆柱铣刀，细齿，d=30mm,z=20齿。
由于粗铣加工单边余量为0.5mm，故铣削宽度=0.5mm。
查表,f=1.2～2.7mms，取f=2mms
查表可知， =0.35～0.65ms.
因为该工序为半精铣速度应取较大值，故取=0.65ms.
n=1000πd=1000×0.65(π×30)= 414 rmin
=*n=2*414=828mmmin
取＝780mmmin
＝L=18*2780=0.05min
粗铣R4通槽（即A槽）。以Φmm孔为精基准，以孔Φ10mm为辅助基准。
选用高速钢立铣刀，查《机械制造技术基础课程设计》表5-75，d=8mm,z=5齿。
=0.008～0.015mmz, 取=0.008 mm齿。
查《机械制造技术基础课程设计》表5-75可知， =90mmin.
n=1000πd=1000×90(π×8)= 3583 rmin
=*n=0.008*3583=28.66mmmin
取=28.8mmmin
＝L=1628.8=0.56min
工序6 钻M6侧孔，攻螺纹，以Φmm孔为精基准，以D上端面为辅助基准。
1钻螺纹底孔 4.8mm
选用高速钢麻花钻，查表11-10可知，f=0.14～0.18mmr，取f=0.18mmr 查表1可知,v=0.35ms=21mmin
n=1000πd=1000×21(π×4.8)=1393 rmin 取n=960rmin
计算工时＝Lnf=15(960*0.18)=0.087min
2攻M6螺纹
选用M6丝锥，螺距P=1mm。切削用量选为v=0.1ms=6ms.
n=1000πd=1000×6(π×6)=318 rmin
计算工时＝Lnf=15(272*1)=0.055min
工序7 扩，铰Φ孔并两端倒0.5*450 。以Φmm孔为精基准，以D面为辅助基准。保证Φ孔与D面的垂直度误差不超过0.15mm
扩孔时，采用高速钢扩钻。
查《机械制造技术基础课程设计》表5-67，f=0.5～0.6mmr。取f=0.5mmr。
查《机械制造技术基础课程设计》表5-67, =(12～13) mmr
故=0.4=0.4×19.8=7.92 mmin
n=1000πd=1000×7.92(π×11.8)=213.75 rmin
取n=240rmin
计算工时＝Lnf=8(240*0.5)=0.067min
铰Φ孔时，采用高速钢铰刀
查《机械制造技术基础课程设计》表5-68，f=0.65～1.40mmr。取f=1mmr。
查表可知， =0.113ms=6.78mmin。
n=1000πd=1000×6.78(π×12)=180rmin。
计算工时＝Lnf=8(180*1)=0.044 min
Φ孔两端倒0.5*450 。
采用900锪钻,为缩短辅助时间,取倒角时的主轴转速与铰孔相同。即 n=180rmin 工序8 扩Φ10孔并两端倒1*450。以Φmm孔为精基准，以Φ孔为辅助基准。保证与Φ孔的圆心距为mm。
采用高速钢扩钻
查《机械制造技术基础课程设计》表5-67，f=0.5～0.6mmr。取f=0.5mmr。
查《机械制造技术基础课程设计》表5-67, =(12～13) mmr
故=0.4=0.4×19.8=7.92 mmin
n=1000πd=1000×7.92(π×10)=252.23 rmin
取n=240rmin
计算工时＝Lnf=18(240*0.5)=0.15min
Φ10孔两端倒0.5*450
采用900锪钻,为缩短辅助时间,取倒角时的主轴转速与扩孔相同。即 n=240rmin
五、夹具设计
本次设计的夹具为操纵手柄的专用铣夹具。
5.1确定定位方案
本夹具用于加工操纵手柄上面的尺寸为18的两端面（工件材料为45钢）。工件以?24的外圆面在固定V 形块上定位，消除4个自由度，有左端的活动V 形块对顶?20外圆消除旋转自由度，再由右端面的支撑板限制了轴向自由度，达到完全定位。有活动V 形块和压板机构进行对工件的压紧。
5.2夹紧力的确定
由《机床夹具设计手册》表1-2-3得，铣削铣削力计算公式为：
0.850.750.730.900.18z 118s D B n z P t -=
t 铣削深度（mm ）--6mm
z 铣刀的齿数--4
每齿进给量（mm ）--0.145mmz
D 铣刀直径（mm ）--10mm
B 铣削宽度（mm ）--2.5mm
n 铣刀每分钟转数—490rmin
0.850.750.730.900.180.850.750.730.90.18z 118s D B n z=11860.14510 2.54904658N P t --=??????=
由于预紧方向与铣削力方向一致,用螺纹进行预紧力
由《机床夹具设计手册》表1-2-23查得螺纹直径为10mm 螺距为1.5mm 手柄长120mm 的作用力为25N 时大约可产生3080N 的力。所以可以采取螺纹夹紧。
（上述公式系数均在《机床夹具设计手册》中查得）。
5.3定位误差分析
定位误差主要有基准不重合误差和基准位移误差引起
ΔD=ΔB+ΔY
由于没有基准不重合误差，所以
ΔY=Td[2sin(α2)]
Td---工件外圆尺寸的公差 Td=0.08
a--- a=90
ΔY=0.08[2sin(90)]=0.04
ΔD=ΔB+ΔY=0.04mm
所以夹具能满足零件加工精度的要求。
六、总结心得
1、为期两周的课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，在老师的指导下，我取得了可喜的成绩，课程设计作为《机械制造制造技术基础》课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。
2、本次课程设计主要是机械加工工艺规程设计。我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等方面的知识。
3、通过此次设计，使我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。
总的来说，这次设计，使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。
由于能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请各位老师、同学们批评指正！
七、参考文献
设计资料及主要参考书
参考书：
崇凯《机械制造技术基础程设计指南》化学工业出版社
吉卫喜《机械制造技术基础》高等教育出版社
吴宗泽罗升国《机械设计课程设计手册》三版高等教育出版社
孙康宁李爱菊《工程材料及其成型技术基础》一版高等教育出版社
毛淮平《互换性与测量技术基础》一版机械工业出版社
鲁平宇《工程图学》一版机械工业出版社
设计资料：
《实用机械加工工艺手册》
《机床夹具设计原理》
《机床夹具设计手册